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肥胖已经成为一项全球性的健康问题，严重影响了个人的生存寿命和生活质量。寻找切实可行的预防措施是公共卫生领域一个重要的研究方向。其中，膳食干预是肥胖预防中的一项重要措施。研究发现，增加膳食纤维的摄入可以有效控制血糖、血压、降低体重和体脂，还可降低血清胆固醇水平，对降低低密度脂蛋白胆固醇(LDL-C)尤为有效。近年来，越来越多的研究表明膳食纤维的肠道发酵产物短链脂肪酸(SCFA)能通过多种途径影响肠道环境以及宿主生理代谢。但是，目前对于膳食纤维的发酵性研究的结果有一定的争议，相关机制仍不清楚。因此，对两种不同的可溶性膳食纤维的发酵特性进行研究，并探讨可溶性膳食纤维对高脂饮食喂养小鼠的肥胖预防作用及相关机制。
目的:
1.采用低剂量和高剂量的洋车前子壳粉干预C57BL/6小鼠，探究洋车前子壳粉对高脂饮食小鼠肥胖的改善效果，并研究洋车前壳粉的发酵性，包括对肠道发酵产物SCFA和肠道菌群的影响，以及SCFA对宿主生理代谢的影响及相关机制。
2.采用辛烯基琥珀酸(octenyl succinic anhydride，OSA)淀粉酯干预C57BL/6小鼠，观察OSA淀粉对高脂饮食小鼠肥胖的改善效果，探究其肠道发酵性，包括对发酵产物SCFA和对肠道菌群的影响。
3.以蜡质玉米淀粉为原料制备焦糊精，观察不同实验条件下焦糊精的物理化学性质和分子结构，研究反应条件对焦糊精糖苷键形成的影响，并探究糖苷键种类和含量与焦糊精消化率之间的作用关系。
方法:
1.洋车前子壳粉对高脂喂养小鼠肥胖的改善效果及相关机制研究
40只C57BL/6雄性小鼠，8周龄，SPF级，随机分为4组:普通对照组(RF)，高脂对照组(HF)，高脂饮食低剂量洋车前子壳粉干预组(HFLP)和高脂饮食高剂量洋车前子壳粉干预组(HFHP)。实验周期为22周。期间每周测定体重及摄食量，每4周测量血压并进行糖耐量实验(GTT)，并计算血糖曲线下面积(AUC)。干预结束后测定GTT和胰岛素耐量(ITT)。
处死小鼠后，测量体长计算Lee指数，称量肝脏、睾周和肾周脂肪重量。眼球取血后测定血浆总甘油三酯(TG)，总胆固醇(TC)，低密度脂蛋白胆固醇(LDL-C)高密度脂蛋白胆固醇(HDL-C)，以及胰高血糖素样肽(GLP)-1和瘦素的水平。
采用HE染色观察肝脏和结肠组织细胞形态，油红O染色观察肝脏脂肪变性情况。Western Blot检测肝脏、脂肪和结肠中FFAR2和FFAR3的表达，肝脏中氧化酶体增殖物激活受体(PPAR)-γ通路蛋白表达以及产热相关蛋白过氧化物酶体增殖活化受体辅助活化因子(PGC)-1α和线粒体解偶联蛋白(UCP)-1的表达。
收集小鼠粪便，采用气相色谱(GC)法分析粪便中SCFA的种类和含量。采用称重法测定粪便中的脂肪含量。16s rDNA技术分析粪便中肠道菌群的种类和结构。
2.辛烯基琥珀酸淀粉酯对高脂喂养小鼠肥胖的改善效果及相关机制研究
首先采用红薯淀粉制备OSA淀粉。采用Engylst体外消化率法测定其抗性淀粉(RS)，慢消化淀粉(SDS)和快消化淀粉(RDS)含量。
将30只6-8周龄雄性C57BL/6小鼠（SPF级）随机分为三组，每组10只，分为普通对照组(RF)、高脂对照组(HF)和高脂饮食OSA淀粉干预组(HFOSA)。实验周期为22周。干预期间每周称量体重和摄食量，干预22周后进行GTT和ITT实验，并计算AUC。
实验结束后处死，测量体长计算Lee指数，称取肝脏和脂肪重量。取血后测定血浆TG，TC，LDL-C，HDL-C以及GLP-1和瘦素水平。HE染色观察肝脏和结肠组织形态，油红O染色观察肝脏脂肪变性情况。
收集粪便，采用GC法测定粪便中SCFA的种类和含量;称重法测定粪便中脂肪含量;采用16s rDNA测序技术分析粪便中菌群的组成和结构。
3.焦糊精的理化性质及构效关系研究
采用蜡质玉米淀粉，添加2‰4％或8％的盐酸，并在150℃或170℃下加热1，3，5，8或10h制备焦糊精。测定焦糊精的溶解度、粘度、颜色。采用扫描电子显微镜观察焦糊精外观，采用凝胶色谱法(GPC)测定分子量分布，采用核磁共振技术(NMR)测定焦糊精中糖苷键的数量和种类，采用Enylyst体外消化率法测定焦糊精中快消化淀粉、慢消化淀粉和抗性淀粉含量。
结果:
1.洋车前子壳粉对高脂喂养小鼠肥胖的改善效果及相关机制研究
(1)洋车前子壳粉干预显著降低了小鼠体重、Lee指数，以及脂肪重量和肝脏重量，且HFHP组干预效果更显著。糖耐量实验、空腹血糖结果以及胰岛素耐量实验均表明洋车前子壳粉显著改善了高脂饮食引起的糖代谢紊乱。各组小鼠舒张压和收缩压没有明显变化。在血脂方面，HFLP和HFHP组小鼠血中TG，TC，LDL-C水平较HF组显著降低，而HDL-C没有显著变化。
(2)HE和油红染色结果显示，与HF对照组相比，HFLP和HFHP干预组肝脏脂肪变性明显改善，脂肪空泡数量减少。各组小鼠结肠组织形态相近。
(3)与RF组和HF组相比，HFLP组和HFHP组小鼠粪便中总SCFA含量均显著增加，其中乙酸、丙酸、丁酸和戊酸的含量显著增加。
(4)与HF组相比,HFHP组GLP-1水平显著增加，但HFLP组无显著差异;HFLP组和HFHP组的瘦素水平显著降低。
(5)与HF组相比,肝脏组织中FFAR2在HFLP和HFHP组中表达显著增加，而FFAR3无明显变化。在脂肪组织中，FFAR2和FFAR3在HFHP组中表达均显著增加，在HFLP组中无显著增加。在结肠组织中，FFAR2和FFAR3在两个干预组中均无明显变化。
(6)与HF组相比，HFLP和HFHP组小鼠肝脏PPAR-γ及下游CD36蛋白表达显著降低。同时，PGC-1α的表达在HFLP和HFHP组中均显著增加。
(7)与RF组和HF组相比，HFLP和HFHP组小鼠粪便中脂肪含量(％)和脂肪排出量(g)均显著增加，HFHP组的脂肪排出量显著高于HFLP组。
(8)门水平下，HFLP和HFHP组厚壁菌门与拟杆菌门的比值(F/B)较HF组显著降低。在属水平下，与HF组相比，HFLP组中Parasutterella和Fusobacterium的相对丰度显著增加，HFHP组小鼠的菌群中Parasutterella和Escherichia-Shigella相对丰度显著增加。而潜在有害的菌属的相对丰度在HFLP组和HFHP组中均显著降低。与RF组和HF组相比，HFLP和HFHP组α多样性显著降低，而β多样性结果显示干预组菌群结构发生显著改变。
2.辛烯基琥珀酸淀粉酯对高脂喂养小鼠肥胖的改善效果及相关机制研究
(1)干预22周后，与HF组相比，HFOSA组小鼠体重、Lee指数与HF组相比显著降低，但每日食物能量摄入没有显著性差异。与HF组相比，HFOSA干预组小鼠的脂肪重量以及脂肪比重显著降低，而肝脏重量没有明显改变。糖耐量实验和胰岛素耐量实验结果显示，HFOSA组小鼠餐后血糖应答显著改善。血脂水平上，HFOSA组小鼠血脂水平与HF组小鼠相比显著降低。
(2)HE染色和油红染色结果显示，与HF组相比，HFOSA组肝脏脂肪变性明显改善，脂肪空泡数量减少。HE染色结果显示各组小鼠结肠形态相似。
(3)各组小鼠GLP-1水平无明显差异，HFOSA组小鼠瘦素水平较HF组显著降低，但显著高于RF组。
(4)与RF组和HF组相比，HFOSA组小鼠粪便中总SCFA含量无显著增加，但丙酸、丁酸和戊酸含量显著增加，且丙酸和丁酸在总SCFA中的比例均显著增加。
(5)OSA淀粉干预后粪便中脂肪含量和粪便排出脂肪量显著增加。
(6)菌群分析结果显示，门水平分类下，HFOSA组小鼠粪便中F/B的比值较HF组显著降低。在属水平下，HFOSA组中Parabacteroides，Alistipes,uminiclostridium_5相对丰度有显著增加，而Desulfovibrio，Oscillibacter，Tyzzerella，Anaerotruncus,Lachnospiraceae_UCG-006相对丰度显著降低。α多样性结果显示，HFOSA组小鼠粪便菌群的物种数量和多样性没有明显改变，β多样性结果表明HFOSA组小鼠粪便菌群结构发生显著变化。
3.焦糊精的理化性质及构效关系研究
(1)焦糊精的溶解度、粘度、颜色和分子量分布均受到反应条件的影响。提高盐酸浓度、增加加热温度、延长加热温度导致溶解度增加，而粘度和分子量降低，同时颜色加深，呈现奶白和淡黄色。而当盐酸浓度达到8％，此时焦糊精的溶解度达到100％，粘度和分子量分布趋于稳定，进一步增加反应温度和反应时间对溶解度、粘度和分子量的影响不大，但焦糊精颜色加深。
(2)NMR结果发现焦糊精中糖苷键发生了变化。随着反应条件的加剧，α-1，4糖苷键的比例降低，α-1，6糖苷键的比例增加。焦糊精中α-和β-还原端的含量没有明显增加，均低于3％，而1，6anhydro-β-D-glucopyranose显著增加，最高达2.7％。焦糊精的分支度随着反应强度的增加而增加，分支度最高为24.2％。其中含量最高的分支键是α-1，6键，含量最高的非淀粉糖苷键是β-1，6键。新的糖苷键还包括β-1，2、β-1，4和α-1，2。
(3)体外消化率实验发现，焦糊精中RS含量显著增加，SDS和RDS含量减少。且RS含量与分支度表现出较强的相关性。
结论:
1.洋车前子壳粉对高脂喂养小鼠肥胖的改善效果及相关机制研究
洋车前子壳粉能够在肠道中发酵，增加了粪便中SCFA的含量，并改变了肠道菌群的结构，增加了与短链脂肪酸有关的菌群丰度，减少了潜在有害的菌群丰度，起到保护肠道环境，调节宿主机体代谢的作用。SCFA通过刺激组织中FFAR受体的表达，下调PPAR-γ蛋白及下游蛋白表达，上调产热相关蛋白表达，有效调节了高脂饮食小鼠的能量代谢，并改善了血糖和血脂水平。洋车前子壳粉还能通过促排便作用将脂肪随粪便排出体外，减少脂肪的吸收，有助于减少高脂饮食引起的体重增加，有效预防和改善了高脂饮食引起的肥胖。
2.辛烯基琥珀酸淀粉酯对高脂喂养小鼠肥胖的改善效果及相关机制研究
OSA淀粉通过促进脂肪的排出，减少脂肪蓄积;增加了粪便中丙酸、丁酸和戊酸的含量;增加了有益菌以及与SCFA产生有关的菌群丰度，并抑制了潜在有害菌的生长。OSA淀粉可以减少高脂饮食引起的体重增加，降低血脂、改善血糖应答，减少脂肪蓄积。OSA淀粉中的抗性淀粉可能是帮助减少体重增加、改善相关代谢症状、改变SCFA和肠道菌群组成的重要因素。
3.焦糊精的理化性质及构效关系研究
焦糊精的理化性质包括溶解度、粘度、分子量和颜色受到反应条件的影响。随着反应条件加剧，焦糊精溶解度的增加，粘度和分子量降低。但当溶解度达到100％后，反应条件的加剧不会再加剧焦糊精的水解。同时，产生了新的糖苷键，包括α-1，6，β-1，6，α-1，2和β-1，2。分支度也随着反应条件的加剧而增加，其中最主要的分支键是α-1，6和β-1，6。分支度与焦糊精中RS的含量表现出一定的相关性。这可能是因为转糖苷作用中产生的非淀粉糖苷键阻碍了酶的水解，从而增加了焦糊精的抗消化性。
目的:
1.采用低剂量和高剂量的洋车前子壳粉干预C57BL/6小鼠，探究洋车前子壳粉对高脂饮食小鼠肥胖的改善效果，并研究洋车前壳粉的发酵性，包括对肠道发酵产物SCFA和肠道菌群的影响，以及SCFA对宿主生理代谢的影响及相关机制。
2.采用辛烯基琥珀酸(octenyl succinic anhydride，OSA)淀粉酯干预C57BL/6小鼠，观察OSA淀粉对高脂饮食小鼠肥胖的改善效果，探究其肠道发酵性，包括对发酵产物SCFA和对肠道菌群的影响。
3.以蜡质玉米淀粉为原料制备焦糊精，观察不同实验条件下焦糊精的物理化学性质和分子结构，研究反应条件对焦糊精糖苷键形成的影响，并探究糖苷键种类和含量与焦糊精消化率之间的作用关系。
方法:
1.洋车前子壳粉对高脂喂养小鼠肥胖的改善效果及相关机制研究
40只C57BL/6雄性小鼠，8周龄，SPF级，随机分为4组:普通对照组(RF)，高脂对照组(HF)，高脂饮食低剂量洋车前子壳粉干预组(HFLP)和高脂饮食高剂量洋车前子壳粉干预组(HFHP)。实验周期为22周。期间每周测定体重及摄食量，每4周测量血压并进行糖耐量实验(GTT)，并计算血糖曲线下面积(AUC)。干预结束后测定GTT和胰岛素耐量(ITT)。
处死小鼠后，测量体长计算Lee指数，称量肝脏、睾周和肾周脂肪重量。眼球取血后测定血浆总甘油三酯(TG)，总胆固醇(TC)，低密度脂蛋白胆固醇(LDL-C)高密度脂蛋白胆固醇(HDL-C)，以及胰高血糖素样肽(GLP)-1和瘦素的水平。
采用HE染色观察肝脏和结肠组织细胞形态，油红O染色观察肝脏脂肪变性情况。Western Blot检测肝脏、脂肪和结肠中FFAR2和FFAR3的表达，肝脏中氧化酶体增殖物激活受体(PPAR)-γ通路蛋白表达以及产热相关蛋白过氧化物酶体增殖活化受体辅助活化因子(PGC)-1α和线粒体解偶联蛋白(UCP)-1的表达。
收集小鼠粪便，采用气相色谱(GC)法分析粪便中SCFA的种类和含量。采用称重法测定粪便中的脂肪含量。16s rDNA技术分析粪便中肠道菌群的种类和结构。
2.辛烯基琥珀酸淀粉酯对高脂喂养小鼠肥胖的改善效果及相关机制研究
首先采用红薯淀粉制备OSA淀粉。采用Engylst体外消化率法测定其抗性淀粉(RS)，慢消化淀粉(SDS)和快消化淀粉(RDS)含量。
将30只6-8周龄雄性C57BL/6小鼠（SPF级）随机分为三组，每组10只，分为普通对照组(RF)、高脂对照组(HF)和高脂饮食OSA淀粉干预组(HFOSA)。实验周期为22周。干预期间每周称量体重和摄食量，干预22周后进行GTT和ITT实验，并计算AUC。
实验结束后处死，测量体长计算Lee指数，称取肝脏和脂肪重量。取血后测定血浆TG，TC，LDL-C，HDL-C以及GLP-1和瘦素水平。HE染色观察肝脏和结肠组织形态，油红O染色观察肝脏脂肪变性情况。
收集粪便，采用GC法测定粪便中SCFA的种类和含量;称重法测定粪便中脂肪含量;采用16s rDNA测序技术分析粪便中菌群的组成和结构。
3.焦糊精的理化性质及构效关系研究
采用蜡质玉米淀粉，添加2‰4％或8％的盐酸，并在150℃或170℃下加热1，3，5，8或10h制备焦糊精。测定焦糊精的溶解度、粘度、颜色。采用扫描电子显微镜观察焦糊精外观，采用凝胶色谱法(GPC)测定分子量分布，采用核磁共振技术(NMR)测定焦糊精中糖苷键的数量和种类，采用Enylyst体外消化率法测定焦糊精中快消化淀粉、慢消化淀粉和抗性淀粉含量。
结果:
1.洋车前子壳粉对高脂喂养小鼠肥胖的改善效果及相关机制研究
(1)洋车前子壳粉干预显著降低了小鼠体重、Lee指数，以及脂肪重量和肝脏重量，且HFHP组干预效果更显著。糖耐量实验、空腹血糖结果以及胰岛素耐量实验均表明洋车前子壳粉显著改善了高脂饮食引起的糖代谢紊乱。各组小鼠舒张压和收缩压没有明显变化。在血脂方面，HFLP和HFHP组小鼠血中TG，TC，LDL-C水平较HF组显著降低，而HDL-C没有显著变化。
(2)HE和油红染色结果显示，与HF对照组相比，HFLP和HFHP干预组肝脏脂肪变性明显改善，脂肪空泡数量减少。各组小鼠结肠组织形态相近。
(3)与RF组和HF组相比，HFLP组和HFHP组小鼠粪便中总SCFA含量均显著增加，其中乙酸、丙酸、丁酸和戊酸的含量显著增加。
(4)与HF组相比,HFHP组GLP-1水平显著增加，但HFLP组无显著差异;HFLP组和HFHP组的瘦素水平显著降低。
(5)与HF组相比,肝脏组织中FFAR2在HFLP和HFHP组中表达显著增加，而FFAR3无明显变化。在脂肪组织中，FFAR2和FFAR3在HFHP组中表达均显著增加，在HFLP组中无显著增加。在结肠组织中，FFAR2和FFAR3在两个干预组中均无明显变化。
(6)与HF组相比，HFLP和HFHP组小鼠肝脏PPAR-γ及下游CD36蛋白表达显著降低。同时，PGC-1α的表达在HFLP和HFHP组中均显著增加。
(7)与RF组和HF组相比，HFLP和HFHP组小鼠粪便中脂肪含量(％)和脂肪排出量(g)均显著增加，HFHP组的脂肪排出量显著高于HFLP组。
(8)门水平下，HFLP和HFHP组厚壁菌门与拟杆菌门的比值(F/B)较HF组显著降低。在属水平下，与HF组相比，HFLP组中Parasutterella和Fusobacterium的相对丰度显著增加，HFHP组小鼠的菌群中Parasutterella和Escherichia-Shigella相对丰度显著增加。而潜在有害的菌属的相对丰度在HFLP组和HFHP组中均显著降低。与RF组和HF组相比，HFLP和HFHP组α多样性显著降低，而β多样性结果显示干预组菌群结构发生显著改变。
2.辛烯基琥珀酸淀粉酯对高脂喂养小鼠肥胖的改善效果及相关机制研究
(1)干预22周后，与HF组相比，HFOSA组小鼠体重、Lee指数与HF组相比显著降低，但每日食物能量摄入没有显著性差异。与HF组相比，HFOSA干预组小鼠的脂肪重量以及脂肪比重显著降低，而肝脏重量没有明显改变。糖耐量实验和胰岛素耐量实验结果显示，HFOSA组小鼠餐后血糖应答显著改善。血脂水平上，HFOSA组小鼠血脂水平与HF组小鼠相比显著降低。
(2)HE染色和油红染色结果显示，与HF组相比，HFOSA组肝脏脂肪变性明显改善，脂肪空泡数量减少。HE染色结果显示各组小鼠结肠形态相似。
(3)各组小鼠GLP-1水平无明显差异，HFOSA组小鼠瘦素水平较HF组显著降低，但显著高于RF组。
(4)与RF组和HF组相比，HFOSA组小鼠粪便中总SCFA含量无显著增加，但丙酸、丁酸和戊酸含量显著增加，且丙酸和丁酸在总SCFA中的比例均显著增加。
(5)OSA淀粉干预后粪便中脂肪含量和粪便排出脂肪量显著增加。
(6)菌群分析结果显示，门水平分类下，HFOSA组小鼠粪便中F/B的比值较HF组显著降低。在属水平下，HFOSA组中Parabacteroides，Alistipes,uminiclostridium_5相对丰度有显著增加，而Desulfovibrio，Oscillibacter，Tyzzerella，Anaerotruncus,Lachnospiraceae_UCG-006相对丰度显著降低。α多样性结果显示，HFOSA组小鼠粪便菌群的物种数量和多样性没有明显改变，β多样性结果表明HFOSA组小鼠粪便菌群结构发生显著变化。
3.焦糊精的理化性质及构效关系研究
(1)焦糊精的溶解度、粘度、颜色和分子量分布均受到反应条件的影响。提高盐酸浓度、增加加热温度、延长加热温度导致溶解度增加，而粘度和分子量降低，同时颜色加深，呈现奶白和淡黄色。而当盐酸浓度达到8％，此时焦糊精的溶解度达到100％，粘度和分子量分布趋于稳定，进一步增加反应温度和反应时间对溶解度、粘度和分子量的影响不大，但焦糊精颜色加深。
(2)NMR结果发现焦糊精中糖苷键发生了变化。随着反应条件的加剧，α-1，4糖苷键的比例降低，α-1，6糖苷键的比例增加。焦糊精中α-和β-还原端的含量没有明显增加，均低于3％，而1，6anhydro-β-D-glucopyranose显著增加，最高达2.7％。焦糊精的分支度随着反应强度的增加而增加，分支度最高为24.2％。其中含量最高的分支键是α-1，6键，含量最高的非淀粉糖苷键是β-1，6键。新的糖苷键还包括β-1，2、β-1，4和α-1，2。
(3)体外消化率实验发现，焦糊精中RS含量显著增加，SDS和RDS含量减少。且RS含量与分支度表现出较强的相关性。
结论:
1.洋车前子壳粉对高脂喂养小鼠肥胖的改善效果及相关机制研究
洋车前子壳粉能够在肠道中发酵，增加了粪便中SCFA的含量，并改变了肠道菌群的结构，增加了与短链脂肪酸有关的菌群丰度，减少了潜在有害的菌群丰度，起到保护肠道环境，调节宿主机体代谢的作用。SCFA通过刺激组织中FFAR受体的表达，下调PPAR-γ蛋白及下游蛋白表达，上调产热相关蛋白表达，有效调节了高脂饮食小鼠的能量代谢，并改善了血糖和血脂水平。洋车前子壳粉还能通过促排便作用将脂肪随粪便排出体外，减少脂肪的吸收，有助于减少高脂饮食引起的体重增加，有效预防和改善了高脂饮食引起的肥胖。
2.辛烯基琥珀酸淀粉酯对高脂喂养小鼠肥胖的改善效果及相关机制研究
OSA淀粉通过促进脂肪的排出，减少脂肪蓄积;增加了粪便中丙酸、丁酸和戊酸的含量;增加了有益菌以及与SCFA产生有关的菌群丰度，并抑制了潜在有害菌的生长。OSA淀粉可以减少高脂饮食引起的体重增加，降低血脂、改善血糖应答，减少脂肪蓄积。OSA淀粉中的抗性淀粉可能是帮助减少体重增加、改善相关代谢症状、改变SCFA和肠道菌群组成的重要因素。
3.焦糊精的理化性质及构效关系研究
焦糊精的理化性质包括溶解度、粘度、分子量和颜色受到反应条件的影响。随着反应条件加剧，焦糊精溶解度的增加，粘度和分子量降低。但当溶解度达到100％后，反应条件的加剧不会再加剧焦糊精的水解。同时，产生了新的糖苷键，包括α-1，6，β-1，6，α-1，2和β-1，2。分支度也随着反应条件的加剧而增加，其中最主要的分支键是α-1，6和β-1，6。分支度与焦糊精中RS的含量表现出一定的相关性。这可能是因为转糖苷作用中产生的非淀粉糖苷键阻碍了酶的水解，从而增加了焦糊精的抗消化性。